Análisis experimental a gran escala de la estabilidad del plegamiento de proteínas en biología y diseño

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Biología computacional

Sus antecedentes:

• Los datos sobre la estructura y la secuencia de las proteínas son abundantes, pero las energías de plegado siguen siendo en gran medida desconocidas.
• La termodinámica de plegamiento de proteínas influye en las enfermedades, la evolución y la ingeniería de proteínas.
• Se requieren nuevos métodos para determinar la termodinámica de plegado para diversas secuencias de proteínas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un método escalable para medir la estabilidad del plegamiento de las proteínas.
• Crear un gran conjunto de datos de estabilidades de plegado para dominios de proteínas naturales y diseñadas.
• Para analizar la relación entre la secuencia, la estabilidad y las restricciones evolutivas.

Principales métodos:

• Se empleó la proteólisis de visualización de ADNc para medir la estabilidad termodinámica del plegamiento.
• Los experimentos cubrieron hasta 900,000 dominios de proteínas por semana, generando 1.8 millones de mediciones.
• Se seleccionó un conjunto de datos de ~ 776,000 estabilidades de plegado para variantes de aminoácidos simples y dobles.

Principales resultados:

• Factores ambientales cuantificados que afectan a la aptitud de los aminoácidos.
• Acoplamientos termodinámicos identificados, incluidas nuevas interacciones, entre sitios de proteínas.
• Se reveló la divergencia global entre el uso de aminoácidos evolutivos y la estabilidad de plegado.
• Utilidad demostrada en la identificación de determinantes de estabilidad en proteínas diseñadas.

Conclusiones:

• La proteólisis de visualización de ADNc es un método rápido, preciso y escalable para evaluar la estabilidad del plegamiento de proteínas.
• El conjunto de datos generado proporciona reglas cuantitativas para la estabilidad codificada en secuencia.
• Este enfoque puede guiar la ingeniería de proteínas y mejorar la comprensión de la evolución de las proteínas y las enfermedades.